¿Por qué usamos decibelios en vez de sólo usar intensidad para medir lo fuertes cosas son?

Question

En mi libro de física, dice que el oído humano, la sensación de sonoridad es aproximadamente logarítmica. Y que la intensidad relativa del sonido es directamente proporcional a una relación logarítmica expresada como sigue:

$ \beta = 10\log(\frac{I}{I_0}) $

¿También lo hace que un humano promedio no percibe, por ejemplo, sonido de intensidad $2*10^{-5} \frac{W}{m^2}$ a ser como dos veces tan fuerte como un sonido que tiene una intensidad de $1*10^{-5}\frac{W}{m^2}$, mientras que perciben un sonido que es $ 10 dB$ a ser dos veces tan fuerte que es $5dB$?

Answer 1

Victor De La Tormenta:

es necesario aumentar la potencia de una fuente de 10 veces en el fin de duplicar el volumen

Esta declaración implica un lineal de 1:5 de la dependencia de la sonoridad subjetiva de la fuente de alimentación.

Esto no es correcto. Más bien, la relación implícita de @Alfred Centauri 's de origen es la siguiente: loudness units (arbitrary) power 1 10 W 2 100 W 4 1000 W 8 10,000 W

y así sucesivamente. Esto no es ni una relación lineal, ni logarítmico. Es una ley de potencia, $l_p= \frac{1}{2} P ^{\log_210}\approx\frac{1}{2}P^{0.301}$ donde $l_p$ es el volumen percibido y $P$ es la potencia en Vatios.

El volumen percibido también varía con la frecuencia:

(Cortesía de wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_pressure)

Un aumento de 10 phons corresponde aproximadamente a una duplicación de la intensidad percibida (que tiene otra unidad, llamado el sone), por lo que cerca de la mitad del espectro de la relación dada por @Alfred Centauri, que un aumento de 10 dB corresponde a una duplicación de la intensidad, es la correcta.

¿Qué acerca de la supuesta logarítmica comportamiento de la audiencia? Bueno, simplemente parece que esto no es necesariamente correcto. El modelo alternativo propuesto por el creador de la sone unidad es Esteban poder de la ley, que afirma que la percepción de los diversos sentidos que se produce, así, como una ley de potencia. Sin embargo, es que no me queda claro si existe un consenso sobre cuál de estos modelos es mejor, ya sea en general o para una audiencia específica.

Answer 2

En un comentario, Víctor Tormenta escribe:

@AlfredCentauri: Usted es incorrecta. El oído humano es logarítmica. Se percibe el sonido dos veces más alto cuando el número de deciBells es se duplicó. Usted está confundiendo la sonoridad subjetiva con la física volumen que duplica en 6dB (no 10dB). Sin embargo, la duplicación de la física el volumen no es el doble de la sonoridad subjetiva.

Voy a responder con una cita del libro de Estudio de Grabación de Diseño:

Nuestra audiencia percepción tiende a corresponder a los cambios en el sonido la presión de nivel, y se dijo anteriormente que aproximadamente el 10 dB de aumento o disminución fue necesario con el fin de duplicar o reducir a la mitad la sonoridad. Por tanto, lo que se observa es que si un 10 dB de aumento provoca un la duplicación de la intensidad, y que la misma 10 dB de aumento requiere un diez los tiempos de aumento de potencia (como se explica en el último párrafo), de la que es es necesario para aumentar la potencia de una fuente de 10 veces en el fin de doble el volumen.

El énfasis en las dos citas es mía.

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A partir de la (ahora retirado) hilo de comentarios a esta respuesta:

Todavía estás equivocado junto con la fuente no científica que se citando.

En el libro de texto de La Audiencia de Ciencias:

si juzgas a un 60 dB SPL de tono puro a ser dos veces tan fuerte como un 50 dB tono, entonces usted va a juzgar a un 70 dB SPL tono como dos veces tan fuerte como un 60 dB SPL de tono puro.

La citada declaración se contradice directamente con la afirmación de que "doblar la deciBells" se percibe, dos veces más fuerte.

Answer 3

Por desgracia, a veces los usuarios publicar las respuestas incorrectas. Por ejemplo @AlfredCentauri cita incorrecta las declaraciones de "el libro de la Grabación en Estudio de Diseño", sin análisis crítico de ellos para ver que tienen poco que ver con la ciencia o de la realidad:

es necesario aumentar la potencia de una fuente de 10 veces en el fin de duplicar el volumen

Como otros han señalado (¡gracias!) su declaración implica un poder de la ley de dependencia de la sonoridad subjetiva de la fuente de alimentación. Sin embargo, la audición humana (entre otros sentidos) es logarítmica. Este fenómeno es conocido en la psicofísica como el Fechner ley que se aplica a todos los sentidos del ser humano:

Fechner la ley establece que la percepción subjetiva de la sensación es proporcional al logaritmo de la intensidad del estímulo. De acuerdo a esta ley, las percepciones de la vista y el sonido funcionan de la siguiente manera: el volumen Percibido/brillo es proporcional al logaritmo de la intensidad real medido con un preciso no humanos instrumento.

$p = k\ln{\frac{S}{S_0}}$

La escala logarítmica significa que multiplicar la potencia por el mismo factor se añade (en oposición a multiplicar) la misma cantidad a la sonoridad subjetiva. Por ejemplo, cada 10 veces aumento de la potencia añade la misma cantidad para el volumen, pero no de "doble". La escala logarítmica ha sido bien explicado en este foro anteriormente por @dmckee y otros:

¿Por qué es la escala de decibelios logarítmica?

La percepción humana es logarítmica, debido a la sensibilidad de los sentidos es variable (visión, audición, etc.). Cuando el sonido se hace más fuerte, la sensibilidad del oído es ajustado hacia abajo (a través de la cantidad de flujo de sangre). Como resultado, la percepción subjetiva de incremento de volumen no es lineal, sino logarítmica. El tiempo típico de ese ajuste es de aproximadamente un segundo. Por ejemplo, si escucha un sonido muy fuerte y luego un sonido muy suave, no se oye el sonido bajo, si los sonidos son menos de un segundo de diferencia.

El rango dinámico del oído humano es de alrededor de 130 db de sonidos separados en el tiempo, pero sólo la mitad de eso (sobre 65dB) para sonidos simultáneos. Por esta razón, el ruido de un LP de vinilo (menos mal gastados) no es audible en el fondo de la música, pero sólo entre las canciones. El rango dinámico de LPs es de unos 65 -70 diseñado para que coincida con la sensibilidad de la audición humana.